Pı, Lqg Ve H∞ Kontrolörler İle Anten Kontrolü

Abstract

Bu tez çalışmasının amacı, klasik PI (proportional-and integral) kontrolör ile modern LQG (Doğrusal Kuadratik Gauss) ve H∞ kontrolörlerini Matlab/Simulink’de uydu anten kontrol sistemi için modelleyerek performanslarını gözlemlemektir. Ayrıca, notch filtresi ile PI kontrolörün hibridlenmesi sonucu elde edilen bir kontrolör de anten sistemine uygulanarak performansı diğer kontrol yöntemleriyle kıyaslanmıştır. Çalışmada PI, LQG and H∞ kontrolör özellikleri, performansları, kıyaslamalar ve parametre ayar yaklaşımı sunulmuşur. Anten sistemi matematiksel modeli ile, kontrolör tasarım ve gerçeklenmesi de bu çalışma kapsamındadır. Simülasyonlar PI kontrolörün uygulama olarak kolay olduğunu; sabit ve güvenilir bir performans sergilediğini gösterir. Ancak, bu performans yüksek kazançlarda antende oluşan osilasyonlardan dolayı sınırlıdır. LQG ve H∞ kontrolörler ise daha gelişmiş optimal takip kontrolörlerdir. Bu kontrolörlerin uygulanması ile takip doğruluğu bir adım daha ileri götürülmüş fakat anten donanımından dolayı sınırlanmıştır. Sonuçta hala anten takip doğruluğu yazılıma bağlı olarak sınırlı bir seviyeye kadar performans gösterdiği ve birçok faktörde iyileşme ile arttırılacağı belirtilmiştir. Lineer kontrol durumları tanımlanarak ayrı ayrı dizayn edilen kontrolörlerin performanslarını anlamak için Matlab/Simulink’de simülasyon blokları kurularak tasarımların verimliliği ortaya konulmuştur.

The goal of this thesis is to use classical PI (proportional-and integral) and, modern LQG (Linear Quadratic Gaussian) and H∞ controllers, designed via Matlab and Simulink, to manipulate overall antenna system performance. In addition, the performance of the controller, obtained as a result of hybridization of PI controller and notch filters, is compared with other control methods by being applied the antenna system. The properties, performances, comparisons, and tuning of the PI, LQG and H∞ controllers are presented. The mathematical modeling of the antenna control system, and the design and implementation of the controllers are all presented within the context of this study. Simulations show that PI controllers are easy to install and provide stable and reliable performance. However, this performance is limited due to oscillations of the antenna at high gains. H∞ and LQG are more sophisticated optimal tracking controllers. The implementation of these controllers takes the pointing improvement one step further, but is restricted by hardware limitations. After all, antenna-tracking accuracy is still limited due to the software up to a level of performance that can be increased with improvement on many factors. In order to understand the performance of linear control methods, Matlab/Simulink simulation blocks are used to understand the efficiency of different designs.